直径不大于60cm的针叶材原木汽蒸杀虫处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及原木熏蒸杀虫处理方法，具体地说，是一种以高温蒸汽杀死原木中的各种真菌和病虫害，例如寄生线虫的汽蒸杀虫处理方法，属于木材检疫除害技术领域。
【背景技术】
[0002]近些年，随着木结构建筑行业的发展，我国进口原木的数量越来越多，原木的防虫检疫工作越来越重要。
[0003]原木检疫热处理用于消除进出口原木中可能存在的各类病虫害，以保证出口地生态系统的健康安全。目前与我国签订协议可到岸进行检疫处理的原木有加拿大BC省木材，美国阿拉斯加材和俄罗斯远东材，主要为径级在200?600 mm的针叶材。
[0004]当前对于原木的检疫杀虫主要是采用药物熏蒸的方法。药物熏蒸主要是采用溴化钾。但是，溴甲烷是臭氧层破坏的原因物质之一，近年来从地球环境保护的观点出发，限制溴甲烷使用的倾向有所增强。因此，原木熏蒸结束后，需要对药物进行回收，但是回收成本相对较高，且回收不彻底的话，会对环境造成污染，另外，药物在原木中也会有所残留，造成后续的污染。药物熏蒸处理原木，只能对原木表层害虫起到作用，而对于原木内部的害虫杀死作用很小。
[0005]根据国家标准(GB/T20478-2006)，植物检疫热处理是“按照一定的技术规范，对商品加热直至该商品在最低温度点维持最短时间的过程”，通常采用的加热方法为汽蒸、干燥窑干燥或介电加热等。国家质检总局对进境原木的检疫热处理有明确的技术要求，即原木的木芯温度需达到71.1°C并保持75min。
[0006]汽蒸热处理是将木材置于蒸汽环境中进行加热，使生物体内的蛋白质，特别是酶发生变性，以达到除害效果。在汽蒸处理过程中应保证蒸汽处于或接近于饱和状态(干球和湿球温度相等)，否则木材在被加热的同时还会伴随着内部水分的迀移和蒸发，即干燥过程。干燥过程，木材表面水分蒸发，带走的汽化潜热使得木材表面温度上升很慢，甚至不升高；而且，干燥过程造成木材表面水分蒸发，会在原木径向产生含水率梯度，引发含水率应力，使原木表面产生开裂。原木汽蒸处理目前主要的问题在于能耗和时效性。对于直径为400mm，初含水率100%，比重为0.45的原木，在起始温度为21°C的热处理窑中采用100°C的饱和蒸汽中加热，木材中心达到71.1°C的时间的理论计算值为16.6小时。如果木材径级进一步增加，加热时间可延长至20多小时，相应的能耗也会增加。
[0007]木材介电加热通常以微波为加热介质。微波的超高频(300MHz?300GHz)电磁场会引发木材内部水分子的高速旋转和碰撞，使木材发热升温;与此同时，生物质的体液也会振动发热，热敏性蛋白质在高温下会发生凝固，使其在内外因素的双重作用下被杀灭。微波加热的优点在于时间短，加热在木材内外同时发生，而对流加热时热量需由木材表面向内部逐渐传递。但是由于木材本身的介电性很弱，微波加热的升温水平和均匀性受木材含水率、密度分布以及纹理方向的影响，由此会导致部分区域温度较低而影响灭虫效果。微波加热的另一个问题在于对木材的加热深度较浅，不适于原木和厚板材的热处理。国际植物保护公约组织已在其标准中明确规定，微波处理的木材厚度不得超过20cm。在进行规模化应用时，微波处理的能耗也很大，如用含水率45%、初始温度为10°C的杨木板材，以7s/个的速度生产托盘，相应的热处理设备功率可高达800kW。
[0008]木材也可以在干燥窑中进行干燥的同时完成除害处理。木材干燥技术在研究和应用上都已经历了长期的发展，形成了较为完整的理论和技术体系。但是这种方法主要用于板材，而原木的径级比普通板材厚度要大得多，在干燥过程中内部的应力水平也高于板材，极易出现开裂等缺陷，破坏木材的质量，因而在实践中主要应用于径级小的原木或薄的板材。由于进口原木只有经过检疫处理后才能进入木材加工区，因此板材的热处理方式不适于原木的检疫处理。
[0009]综合来说，在三种热处理方法中只有汽蒸处理法可适用于大径级原木的处理，因为木材在饱和蒸汽环境中的水分几乎不蒸发，因此无需过多考虑木材处理过程中的应力和开裂问题。实际上在某些情况下原木经汽蒸处理后含水率还会略有增加，这是因为在饱和蒸汽条件下的加热属于相变换热，开始汽蒸时由于木材表面温度较低会使部分蒸汽冷凝而被木材吸收。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种对不会对环境造成污染，工艺简单，成本低廉，且能够有效杀死原木中尤其是原木芯部害虫的直径不大于60cm的针叶材原木汽蒸杀虫处理方法，它克服了传统药熏处理在环保方面的不足，在满足处理要求的同时实现处理的环保、高效和节能。
[0011]本发明所述的直径不大于60cm的针叶材原木汽蒸杀虫处理方法，它包括下述步骤:
a:汽蒸处理:在原木中心埋设热电偶;把原木置于密闭处理窑内通入98-100°C饱和蒸汽进行加热;热电偶检测的原木中心温度达到48-52°C时停止加热，原木在自身内外温差的作用下木芯温度逐渐达到或超过71.1°C后至少保持75min;
b:冷却:将处理窑内蒸汽向外排出，逐渐降低处理窑内温度至常温。
[0012]上述的原木汽蒸杀虫处理方法，汽蒸处理时，先向处理窑内通入饱和蒸汽，以每小时10-15°C的升温速度快速升温至65-75°C并保持30min;然后以每小时15-20°C的升温速度将窑内温度快速升温至98-100°C，然后保持温度不变，窑内压力维持常压。
上述的原木汽蒸杀虫处理方法，冷却时，保持窑内蒸汽处于饱和状态下，向窑外排出蒸汽，窑内蒸汽温度下降速度8-12°C/h，逐渐冷却木材。
[0013]本发明的有益效果:本发明以高温蒸汽作为消灭害虫的热源，相对于药物熏蒸本方法是纯物理处理，没有污染。而且采用蒸汽高温处理可以达到原木心部，杀死原木芯部的害虫，效果显著。
[0014]利用木材内部的自发性热平衡使木芯温度达到处理要求，降低处理能耗。目前木材热处理的一般操作是在原木中心插入热电偶，在处理过程中实时监测原木中心温度，待温度达到48-52°C停止加热。原木由于断面尺寸较大，所以当木芯温度达到71.1°C时，原木表皮温度等于处理介质温度，即表面和芯部存在显著的温度梯度，在绝热条件下，该温度梯度会驱